《区块链技术原理与应用（微课版）》-课程标准

《区块链技术原理与应用》课程标准一、基本信息课程代码：学时：64学分：4适用专业：区块链技术先修课程：区块链平台搭建与运维、数据结构后续课程：区块链行业应用、区块链开发综合实训课程性质与定位1.课程性质本课程是为区块链技术专业学生开设的专业必修课。其全面系统地阐述了区块链技术的经典理论体系，辅以典型工程案例，展示成熟的分析方法和解决方案。内容包括区块链概述、区块链开发基础、区块链核心技术解析、区块链数据存储、区块链网络构建、以太坊与智能合约技术解析、区块链技术改进、区块链安全性分析和区块链项目实战案例。2.课程专业定位本课程是理论与实践相结合专业必修课，实践性很强。其从整体上进行了系统的规划，案例以国内的自主创新为主。将区块链技术的起源、发展与应用、体系架构、密码学基础、合约机制、开发技术与方法、开发案例等内容，按照产业人才培养需求，用通俗易懂的语言，系统地组织在该系列教材之中。其中，《区块链导论》《区块链密码学基础》涵盖区块链技术的发展与特点、体系结构、区块链安全、密码学理论基础等内容，辅以典型应用案例。《Go语言区块链开发实战》《Python语言区块链开发实战》《Rust语言区块链开发实战》《Solidity智能合约设计与开发》这4种不同语言的区块链开发实战教材，通过不同的区块链工程应用案例，从不同侧面介绍了区块链开发实践；这4本书可以有效提升区块链人才的开发水平，培养具有不同专业特长的高层次人才，有助于培育一批区块链领域领军人才和高水平创新团队。《新一代区块链技术应用》通过典型工程案例，展示了区块链技术与应用的分析方法和解决方案。3.课程思政定位本门课程始终以坚持立德树人为根本，充分发掘专业课程中蕴含的思想政治教育元素，将思政内容与课程内容相结合。加强职业意识、职业理想和职业道德教育，帮助学生认识所学专业与对应职业岗位群的关系，热爱专业，明白专业知识的重要性，自觉刻苦地参加专业技能训练，提高职业能力和职业素质，养成职业道德，培养学生社会责任感；项目分组，同学们共同完成培养同学们互帮互助以及团队协作精神；严格的语法规则引入“矩不正，不可为方；规不正，不可为圆”；现代教育教学理论强调的是“以学生为本”的思想，在传授给学生学习知识的同时，更注重教育学生能运用已有的知识去解决实际问题的能力，使学生能在实践中去探索未知的知识。在这门课程中，我们采用的案例更多地融入正能量素材和主题，将时代的、社会的正能量内容引入课堂，学生在完成综合任务，掌握课程知识的同时，潜移默化中培养了学生的爱国精神，让他们为祖国感到骄傲和自豪。课程中处处融入思政，通过对专业知识、专业技能的传授及引领正确的价值关有机结合，引导学生建立正确的人生观、价值观。三、课程目标1.总体目标本课程的总体目标是：学生通过本课程学习，对区块链应用技术有一个全面的理解，初步形成解决实际问题的能力，并形成良好的编程习惯，培养学生的自主学习和创新能力，为从事区块链技术处理、开发和应用工作打下坚实基础。2.具体目标（1）素质目标具备吃苦耐劳、细致认真，一丝不苟的工作作风；具备团队合作和与人交流、沟通的能力；养成编程的良好习惯，不断拓展学习空间。（2）知识目标了解区块链的定义和特点；掌握区块链与大数据、云计算的关系；掌握区块链的分类；掌握区块链体系结构；掌握区块链开发基础；掌握区块链加密技术；熟悉区块链核心问题；掌握区块链共识机制；掌握区块链数据储存。掌握区块链网络构建；掌握以太坊与智能合约技术解析；掌握区块链改进技术；掌握区块链安全性分析；（3）能力目标够搭区分区块链体系结构；能够安装使用基本模块；能够掌握区块链加密技术；能够使用哈希函数加解密技术；能够掌握区块链Pow机制、PoS机制、DPoS机制；能够实现MD5算法、RSA算法；能够实现哈希列表、梅克尔树；能够实现私有链、公有链；能熟利用Solidity实现功能的智能合约；能够实现Scrypt加密算法；能够模拟分叉攻击；能够模拟防御Sybil攻击；能够机实现智能联网节点；四、课程设计思路本课程标准按照“校企合作、工学结合、专业教育与职业教育融通”的改革思路，根据“工作过程系统化课程开发”的思路和学生的认知规律，通过对软件开发过程的深入分析，在对软件开发所涵盖的岗位群进行工作任务与职业能力分析的基础上，确定以具有代表性的典型工作任务为中心，对课程知识进行序化和重构，对教学内容进行重新组合，让学生在完成具体任务的过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合计算机程序设计员国家职业资格证书对知识、能力和素质的要求。以培养岗位职业能力为主线，按照典型任务序化知识，并将知识融入任务情景之中。以工作任务为中心整合理论与实践，实现理论与实践的一体化。任务的设计由简单到复杂，理论知识采取循环式教学。坚持“育人为本、德育为先”，把“立德树人”作为教育的根本任务。设置“思政育人”文化三步走，把培育和践行社会主义核心价值观有机融入课程当中，把文化认同、文化自信全面渗透到课程教学全过程。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑高等职业教育对理论知识学习的需要，并融合计算机程序设计员国家职业资格证书对知识、能力和素质的要求。以培养岗位职业能力为主线，按照典型任务序化知识，并将知识融入任务情景之中。以工作任务为中心整合理论与实践，实现理论与实践的一体化。项目的设计由简单到复杂，理论知识采取循环式教学。本课程采用“任务驱动，案例教学，一体化课堂”的教学模式开展教学，实践和理论教学的比例为1:1，是一门以实践为主的课程。本课程的授课全部安排在设施先进的理实一体化多媒体机房进行，教学中以学生为中心，教师全程负责讲授知识、答疑解惑、指导任务设计，充分调动师生双方的积极性，达成教学目标。本课程改革传统的考试评价方式，采用形式多样的考核评价模式，更注重过程性考核。五、课程内容序号学习任务（单元、模块）职业能力知识、技能、态度要求教学活动设计学时1单元1：认识传统区块链掌握区块链相关概念定义掌握区块链的分类掌握区块链的体系结构掌握传统区块链的部署方法和使用方法；熟悉智能合约的编写、编译和部署1.区块链的定义和特点2.区块链发展的三个阶段3.区块链的分类教学活动：1.确定任务目标；2.任务陈述；3.相关知识准备；4.任务实施；5.任务拓展；6.任务实训。教学内容：任务1体验比特币测试链；任务2本地以太坊私有链的的快速部署；任务3以太坊交易实战；任务4：SOlidity投票智能合约任务5：Fabric快速部署任务6：链码交易实战122单元2：新一代区块链系统概述能够部署心意点区块链系统掌握新一代区块链系统用户管理的相关方法；掌握新一代区块链系统管理的相关方法新一代区块链系统概述；新一代区块链系统的架构；新一代区块链系统的部署和使用；新一代区块链系统用户管理方法；新一代区块链系统管理方法。教学活动：1.确定任务目标；2.任务陈述；3.相关知识准备；4.任务实施；5.任务拓展；6.任务实训。教学内容：任务7新一代区块链系统快速部署任务8新一代区块链系统用户管理任务9新一代区块链系统管理63单元3：中文智能合约编程语言基础掌握中文智能合约编程语言基本语法；掌握控制结构的使用方法；掌握函数的定义和调用；掌握常用内置函数的使用方法和作用。中文智能合约编程语言基础；控制结构函数内置函数教学活动：1.确定任务目标；2.任务陈述；3.相关知识准备；4.任务实施；5.任务拓展；6.任务实训。教学内容：任务10编程：计算三角形的面积；任务11投票系统的设计与实现；任务12“逢7拍手”小游戏设计与实现；任务13：简易翻译程序设计与实现84单元4：新一代区块链核心技术掌握新一代区块链安全技术；掌握新一代区块链共识机制；掌握构建联盟链的方法。新一代区块链安全技术；百分百共识机制基于通道的高可伸缩百分百共识机制；逻辑隔离联盟链的搭建方法；物理隔离联盟链的搭建方法。教学活动：1.确定任务目标；2.任务陈述；3.相关知识准备；4.任务实施；5.任务拓展；6.任务实训。教学内容：任务14体验新一代区块链安全技术；任务15体验100%共识的改进算法任务16体验基于通道的高可伸缩百分百共识机制任务17逻辑隔离联盟链的搭建与部署任务18物理隔离联盟的搭建与部署105单元5：新一代区块链应用智能合约开发DAPP开发通信与人工智能技术掌握新一代区块链智能合约开发方法；掌握新一代区块链DAPP开发方法；掌握新一代区块链通信技术。教学活动：1.确定任务目标；2.任务陈述；3.相关知识准备；4.任务实施；5.任务拓展；6.任务实训。教学内容：任务19工程款智能合约实战；任务20基于Java的抽奖智能合约实战；任务21新一代区块链系统DAPP开发体验任务22邮件发送实战任务23人工智能对自然语言的处理106单元6：新一代区块链存储技术链式数据库的架构；链式数据库的使用了解链式数据库的架构掌握链式数据库的使用方法。教学活动：1.确定任务目标；2.任务陈述；3.相关知识准备；4.任务实施；5.任务拓展；6.任务实训。教学内容：任务24体验国产加密链式数据库。27单元7：新一代区块链技术行业应用光伏行业应用案例政务上的应用案例产业概述痛点分析解决方案方案实施方法教学活动：1.确定任务目标；2.任务陈述；3.相关知识准备；4.任务实施；5.任务拓展；6.任务实训。教学内容：任务25基于新一代区块链的无人机光伏板智能检测；任务26基于新一代区块链系统的可信数据采集；任务27基于新一代区块链系统的去中心化交易管理机制；任务28基于新一代区块链系统大数据分析决策模型；任务29基于新一代区块链的传统污水许可证办理流程体验任务30基于新一代区块链的一门式业务办理机制任务31基于新一代区块链的可信采集及监管机制；任务32基于新一代区块链的政务数据分析模型。16教学实施1.教学方法（1）精心设计教学课件，通过创建问题情境，激发学生学习兴趣。在课件设计中，营造轻松活泼的课堂气氛，将抽象化的问题融入到学生熟悉的生活情境，并通过动画演示等手段，让学生通过对熟悉事物的认知来理解理论知识。（2）教师课堂编程示范，锻炼学生程序编制能力。由于程序设计课程的特点，如果将大段程序以课件形式提供给学生，学生可能会出现照抄课件的情况。因此，在课堂上，对于要实现的程序，都是教师边分析，边实现。学生在教师分析的同时，可以自己实现程序，通过与教师所写程序的比较，找出自己的不足，提高自己的程序编制能力。（3）利用网络将课堂教学延伸到课外，注重学生课后学习过程监控。课堂教学的基础上，课程组为学生提供了教学课件、QQ技术交流群等拓展学习资料。有能力的学生可以在课后阅读相关辅导材料，完成拓展模块中提供的对应练习。2.教学条件建议根据本课程的特点采用理实践一体化教学，对专业实训室的要求：（1）配置服务器，用来存放教师提供的素材以及所有学生上机完成的作业内容；（2）配置教师机，供教师示范操作使用；（3）保证学生每人一台图形工作站进行上机编程实践。3.师资条件以电子信息学院计算机工程系为主力教师团队，并聘用企业专业技术人员参与教学。计算机工程系专任教师15人，承担本课程任务的专任教师3人，其中副高职称1人，讲师2人；外聘企业兼职教师2人，其中高级职称1人，中级职称1人。4.校企合作广州粤嵌通信科技股份有限公司七、教学评价1．过程性评价占比50%，其中考勤10%（根据上课考勤情况由教师和学生干部评定得分）、课堂表现15%（根据课堂回答问题、课堂实践示范情况，由教师评定得分）、课后作业25%（根据完成时间、功能实现、是否有创新等因素，由学生自评、组长评价和教师评价相结合评定成绩）。2．终结性评价占比50%，根据期末实训作品或上机操作展示成绩，有企业专家和校内教师共同评定学生成绩。八、课程资源规划表1．注重实验实训指导书和实验实训教材以及微课的开发和应用；2．加强常用课程资源的开发，建立多媒